DE4114488C1

DE4114488C1 -

Info

Publication number: DE4114488C1
Application number: DE4114488A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. 7012 Fellbach De Kizler; Michael Dr.-Ing. 7311 Notzingen De Kraemer
Original assignee: Mercedes Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1991-05-03
Filing date: 1991-05-03
Publication date: 1992-09-24
Anticipated expiration: 2011-05-04
Also published as: GB2255613A; GB9207515D0; IT1254334B; FR2676101A1; FR2676101B1; ITRM920316A1; ITRM920316A0; US5193413A; GB2255613B

Description

Die Erfindung betrifft eine Pleuelstange gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine Pleuelstange der gattungsgemäßen Bauart ist aus der Zeit schrift "Ingenieur-Werkstoffe", April 1990, Seite 53 bekannt, bei welcher der hochbelastete Pleuelschaft aus Zwei getrennten, in ihrem Profil im wesentlichen rechteckigen, mit den Längssei ten des Rechteckprofiles in Richtung der Pleuelaugenlängsachse angeordneten und in einem spitzen Winkel zueinander verlaufen den Einzelgurten besteht, wobei die Anbindungen der Einzelgurte an die Pleuelaugen zur Vermeidung von Kerbstellen mit Über gangsradien gestaltet sind.

Die Trennung des Doppel-T-Profiles in zwei getrennte Rechteck profile führt jedoch zu einer wesentlich höheren Gefahr des Ausknickens der Einzelgurte in Kurbelwellendrehrichtung, zumal die Rechteckprofile der Einzelgurte konstruktiv bedingt in ihrer der Ausknickung in Kurbelwellendrehrichtung relativ wenig Widerstand entgegensetzenden Weise angeordnet sind, so daß wegen der notwendigen Knicksicherheit wesentlich größere Quer schnitte des Pleuelschaftes verwendet werden, als auf Grund der Dauerfestigkeit des Sintermetalls eigentlich erforderlich sind.

Im weiteren ist aus der DD-PS 15 209 ein Pleuel mit zwei getrenn ten Einzelgurten bekannt. Zur Erhöhung der Knicksicherheit ist jeder der Einzelgurte für sich als Doppel-T-Profil ausgeführt. Aufgrund technologisch bedingter Begrenzung der möglichen Minimierung der Wanddicken ist es jedoch mit vertretbaren Auf wand praktisch nicht möglich ein derartig dünnwandiges Bauteil aus einem Sintermaterial herzustellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Pleuelstange bei Einhaltung der technologisch bedingten Wanddicken so zu ge stalten, daß der aufgrund der hohen Dauerfestigkeit des Sinter metalls ermöglichte relativ geringe Querschnitt des Pleuel schaftes nicht infolge der erforderlichen Knicksicherheit ver größert werden muß.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 erzielten Wirkungen werden durch die Merkmale der Ansprüche 2 bis 7 verstärkt. Im Anspruch 8 wird eine weitere vorteilhafte Ausführungsform aufgezeigt.

Die vorteilhaften Wirkungen der erfindungsgemäßen Gestaltung einer Pleuelstange liegen in der Optimierung des Kraftflusses zwischen den Pleuelaugen und den Einzelgurten des Pleuel schaftes. Die damit erzielte Minimierung der Biegespannungen führt zu einer hinreichenden Sicherheit gegen Ausknickung, ohne den Querschnitt und damit die Masse des Pleuelschaftes zu erhö hen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrie ben.

Die Darstellung zeigt eine erfindungsgemäße Pleuelstange 1 aus Sintermetall, die aus einem großem Pleuelauge 2 und einem kleinen Pleuelauge 3 besteht, welche durch zwei voneinander getrennte und in Richtung zum kleinen Pleuelauge sich einander in einem spitzen Winkel nähernd verlaufende Einzelgurte 4 mit einander verbunden sind.

Die Einzelgurte 4 sind aus einem rechteckigen Querschnitt ge bildet, dessen Längsseiten 5 und 6, in Richtung der Pleuel augenlängsachsen 7 verlaufen und sich im geraden Teilstück jedes Einzelgurtes 4 in ihrem Abstand zueinander in einem Win kel von maximal 0,5° verjüngen können, wobei die Verjüngung in Richtung des kleinen Pleuelauges 3 weist.

Die Anordnung der Anbindungen der Einzelgurte 4 an die Pleuel augen 2, 3 ist derartig gestaltet, daß zwischen gedachten Gera den 16, die die Schnittpunkte 17 der Gurtmittellängsachsen 18 an den Bohrungswandungen 19 der Pleuelaugen 2, 3 mit den Pleuel augenlängsachsen 7 verbinden und der die Pleuelaugenmitten ver bindenden Mittellängsachse der Pleuelstange jeweils Winkel α von 45° bis 50°, vorzugsweise 47,5° eingeschlossen sind. Diese Anbindung der Einzelgurte 4 an die Pleuelaugen 2, 3 ist erfindungsgemäß dergestalt ausgebildet, daß der Übergang von den außenliegenden Längsseiten 5 der Einzelgurte 4 zu den Außenkonturen der Pleuelaugen 2, 3 mit an die außenliegenden Längsseiten 5 der Einzelgurte 4 anschließenden Radien R1 von mindestens dem 0,3 fachen des Abstandes L zwischen den Pleuel augenlängsachsen 7 betragen, wobei in Höhe der Radieneinsätze 8 von den geraden Einzelgurten 4 zu den Radien R1 die Abstände A1 bzw. A2 der außenliegenden Längsseiten 5 der Einzelgurte 4 zu einander kleiner sind als der Außendurchmesser des jeweiligen Pleuelauges 2, 3.

An den innenliegenden Längsseiten 6 der Einzelgurte 4 erfolgt die Anbindung an die Pleuelaugen 2, 3 über Doppelradien, wobei die an die geraden Teilstücke der Einzelgurte 4 anschließenden Radien R2 etwa dem 0,5 bis 1fachen des Abstandes L zwischen den Pleuelaugenlängsachsen 7 betragen.

An die Radien R2 schließen sich kleinere Radien R3 an, die den Anschluß an die Pleuelaugen 2, 3 herstellen. Dabei entsprechen die Radien R3 etwa der Breite B der Schmalseiten 21 des Recht eckprofiles der Einzelgurte 4.

Im weiteren verläuft das zwischen den kleineren Radien R3 zum Anschluß an das große Pleuelauge 2 vorhandene Teilstück 9 der Außenkontur des großen Pleuelauges 2 mit einem Radius R4 von etwa dem 0,5 bis 1fachen des Abstandes L zwischen den Pleuel augenlängsachsen 7, wobei die Krümmung gleichsinnig zu den Krümmungen der Radien R3 gerichtet ist.

Die Radien R2 schließen sowohl auf der Seite des großen als auch des kleinen Pleuelauges 2, 3 mit Radieneinsätzen 10, 11 an die innenliegenden Längsseiten 6 der Einzelgurte 4 an, wobei zwischen einer, jeweils zwei hinsichtlich der Mittellängsachse 20 gegenüberliegende Radieneinsätze 10, 11 schneidende Gerade 12, 13 und den zwischen den Einzelgurten 4 liegenden, von der Mittellängsachse 20 der Pleuelstange 1 und der Außenwandung des jeweils benachbarten Pleuelauges 2, 3 gebildeten Schnittpunkt 14, 15 Abstände D, F bestehen, die etwa den Abständen A3, A4 zwi schen den innenliegenden Längsseiten 6 in Höhe der Radienein sätze 10, 11 entsprechen.

Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß die sich gegenüberlie genden Radieneinsätze 8, 10; 8, 11 der außen- und innenliegenden Längsseiten 5, 6 eines Einzelgurtes 4 in unterschiedlichen Höhen angeordnet sind.

Vorteilhaft ist das Rechteckprofil der Einzelgurte 4 derartig dimensioniert, daß bei Pleuelstangen 1, deren axiale Führung in Richtung der Pleuelaugenlängsachsen 7 vom kleinen Pleuelauge 3 übernommen ist, das Verhältnis der Breite H der Längsseiten 5, 6 der Einzelgurte 4 zu der Breite B der Schmalseiten 21 der Ein zelgurte 4 in dem geraden Bereich zwischen den Radieneinsätzen 10, 11 etwa dem 1,65fachen des Verhältnisses des Abstandes L zwischen den Pleuelaugenlängsachsen 7 zum Abstand W zwischen den beiden Schnittpunkten 14, 15 auf den Außenwandungen der Pleuelaugen 2, 3 entspricht.

Im Gegensatz dazu ist bei Pleuelstangen 1, deren axiale Führung in Richtung der Pleuelaugenlängsachsen 7 vom großen Pleuelauge 2 übernommen ist, das Rechteckprofil der Einzelgurte 4 derar tig dimensioniert, daß das Verhältnis der Breite H der Längs seiten 5, 6 der Einzelgurte 4 zu der Breite B der Schmalseiten 21 der Einzelgurte 4 in dem geraden Bereich zwischen den Ra dieneinsätzen 10, 11 etwa dem 1,43 fachen des Verhältnisses des Abstandes L zwischen den Pleuelaugenlängsachsen 7 zum Abstand W zwischen den beiden Schnittpunkten 14, 15 auf den Außenwandungen der Pleuelaugen 2, 3 entspricht.

Claims

1. Pleuelstange für Kolbenkraftmaschinen aus Sintermetall mit zwei unter Bildung eines sich im wesentlichen über die gesamte Pleuelschaftlänge zwischen den Pleuelaugen erstreckenden Zwischenraumes voneinander getrennten Einzelgurten, die jeweils an ein großes und ein kleines Pleuelauge angebunden sind, wobei die mit ihren Mittellängsachsen in Richtung zum kleinen Pleu elauge sich einander in einem spitzen Winkel nähernd verlaufen den Einzelgurte einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen und die Längsseiten des rechteckigen Querschnittes in Richtung der Pleuelaugenlängsachsen verlaufen, wobei die außen liegenden Längsseiten der Einzelgurte mittels Radien (R1) an die Außenkonturen der Pleuelaugen anschließen und die innenlie genden Längsseiten der Einzelgurte ebenfalls mittels Radien an die Pleuelaugen angebunden sind, wobei in Höhe der Radienein sätze vom geraden Bereich der außenliegenden Längsseiten der Einzelgurte zum Radius (R1) die Abstände der außenliegenden Längsseiten der Einzelgurte zueinander kleiner sind als die Außendurchmesser des jeweiligen Pleuelauges und wobei zwischen gedachten Geraden, welche die Schnittpunkte zwischen den Gurt mittellängsachsen und den Bohrungswandungen der Pleuelaugen mit den Pleuelaugenlängsachsen verbinden und der die Pleuelaugen mitten verbindenden Mittellängsachse der Pleuelstange jeweils Winkel von 45° bis 50° eingeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Anbindung der innenliegenden Längsseiten (6) der Ein zelgurte (4) an die Pleuelaugen (2, 3) in Form von Doppelradien erfolgt, wobei an die Einzelgurte (4) anschließende größere Radien (R2) etwa das 0,5 bis 1fache des Abstandes (L) zwischen den Pleuelaugenlängsachsen (7) betragen und sich in kleinere Radien (R3) zum Anschluß an die Pleuelaugen (2, 3) fortsetzen, sowie daß die größeren Radien (R2) jeweils mit Radieneinsätzen (10, 11) an die innenliegenden Längsseiten (6) der Einzelgurte (4) anschließen, wobei zwischen jeweils einer, beide hinsicht lich der Mittellängsachse (20) gegenüberliegende Radieneinsätze (10, 11) schneidenden Geraden (12, 13) und dem zwischen den Einzel gurten (4) gelegenen, von der Mittellängsachse (20) der Pleuel stange (1) und der Außenwandung des jeweils benachbarten Pleuelauges (2, 3) gebildeten Schnittpunkt (14, 15) ein Abstand (D, F) besteht, der etwa dem Abstand (A3, A4) zwischen den innen liegenden Längsseiten (6) in Höhe der jeweiligen Radieneinsätze (10, 11) entspricht.

2. Pleuelstange für Kolbenkraftmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an die außenliegenden Längsseiten (5) der Einzelgurte (4) anschließenden Radien (R1) mindestens das 0,3fache des Ab standes (L) zwischen den Pleuelaugenlängsachsen (7) betragen.

3. Pleuelstange für Kolbenkraftmaschinen nach einem der An sprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sich gegenüberliegenden Radieneinsätze (8, 10; 8, 11) der außen- und der innenliegenden Längsseiten (5, 6) eines Einzel gurtes (4) in jeweils unterschiedlichen Höhen angeordnet sind.

4. Pleuelstange für Kolbenkraftmaschinen nach einem der An sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kleineren Radien (R3) zum Anschluß an die Pleuelaugen (2, 3) etwa der Breite (B) der Schmalseiten (21) des Rechteck profiles der Einzelgurte (4) entsprechen.

5. Pleuelstange für Kolbenkraftmaschinen nach einem der An sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen den kleineren Radien (R3) zum Anschluß an das große Pleuelauge (2) verlaufendes Teilstück (9) der Außenkontur des großen Pleuelauges (2) einen Radius (R4) von etwa dem 0,66 fachen des Abstandes (L) zwischen den Pleuelaugenlängsachsen (7) aufweist, wobei die Krümmung gleichsinnig zu der Krümmung der kleineren Radien (R3) gerichtet ist.

6. Pleuelstange für Kolbenkraftmaschinen nach einem der An sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Pleuelstangen (1), deren axiale Führung in Richtung der Pleuelaugenlängsachsen (7) vom kleinen Pleuelauge (3) übernom men ist, das Verhältnis der Breite (H) der Längsseiten (5, 6) der Einzelgurte (4) in dem geraden Bereich zwischen den Radi eneinsätzen (10, 11) zu der Breite (B) der Schmalseiten (21) der Einzelgurte (4) in dem Bereich zwischen den Übergangsradien (R1, R2) etwa dem 1,65fachen des Verhältnisses des Abstandes (L) zwischen den Pleuelaugenlängsachsen (7) zum Abstand (W) zwischen den beiden Schnittpunkten (14, 15) auf den Außenwan dungen der Pleuelaugen (2, 3) entspricht.

7. Pleuelstange für Kolbenkraftmaschinen nach einem der An sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Pleuelstangen (1), deren axiale Führung in Richtung der Pleuelaugenlängsachsen (7) vom großen Pleuelauge (2) übernommen ist, das Verhältnis der Breite (H) der Längsseiten (5, 6) der Einzelgurte (4) in dem geraden Bereich zwischen den Radienein sätzen (10, 11) zu der Breite (B) der Schmalseiten (21) der Einzelgurte (4) in dem Bereich zwischen den Übergangsradien (R1, R2) etwa dem 1,43fachen des Verhältnisses des Abstandes (L) zwischen den Pleuelaugenlängsachsen (7) zum Abstand (W) zwischen den beiden Schnittpunkten (14, 15) auf den Außenwan dungen der Pleuelaugen (2, 3) entspricht.

8. Pleuelstange für Kolbenkraftmaschinen nach einem der An sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsseiten (5, 6) des Rechteckquerschnittes jedes Ein zelgurtes (4) in ihrem geraden Teilstück zwischen den Über gangsradien (R1, R2) ausgehend von dem großen Pleuelauge (2) in Richtung des kleinen Pleuelauges (3) in einem Winkel von maximal 0,5° aufeinander zulaufen.